專利名稱：用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)傳輸接口，尤其是一種在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，用 于井下監(jiān)控分站和地面中心站通信的數(shù)據(jù)傳輸接口，屬于電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤礦井下作業(yè)是一項(xiàng)高危險(xiǎn)性工作，因此需要利用煤礦人員定位系統(tǒng)以及煤礦生 產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控井下的生產(chǎn)情況，并通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)將井下的檢測(cè)數(shù)據(jù)反饋至地面的中心 站，然后中心站對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，將地面的指令傳送到指定的分站，從而實(shí)現(xiàn)控 制井下設(shè)備的開(kāi)停、設(shè)置工作參數(shù)、查詢顯示傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)等功能。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要由安裝在井下各個(gè)位置的監(jiān)控分站和設(shè)置在地面上的中心站 構(gòu)成，各個(gè)監(jiān)控分站與中心站之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口連接通信。目前的數(shù)據(jù)傳輸接口通常 采用的是RS485總線結(jié)構(gòu)，即通過(guò)RS485總線直接將監(jiān)控分站和中心站的主機(jī)連接。但是這 種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸接口存在一些缺陷1、功能比較單一，只能通過(guò)RS485總線透明傳輸，數(shù) 據(jù)接口不具備對(duì)數(shù)據(jù)采集、分析、處理的能力，這不僅加重其它設(shè)備處理負(fù)擔(dān)，還降低了整 個(gè)系統(tǒng)的工作效率；2、由于只擁有單一的RS485總線通訊方式，對(duì)于傳輸距離較遠(yuǎn)的分站 難以保證能夠獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；3、沒(méi)有異常狀態(tài)提示，當(dāng)井下的監(jiān)控分站出現(xiàn)故障或 異常時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)自動(dòng)報(bào)警，往往只能通過(guò)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷；4、由于中心站的主機(jī)需 要一直處于工作狀態(tài)，當(dāng)中心站主機(jī)出現(xiàn)死機(jī)或故障而不能正常工作時(shí)，井下的監(jiān)測(cè)將被 迫中斷，由于缺少備用的主機(jī)設(shè)備，從而使得系統(tǒng)無(wú)法持續(xù)工作，特別是發(fā)生突發(fā)事故時(shí)， 難以保障井下作業(yè)的安全。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有采集、分析和 處理能力，能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸以及在發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)報(bào)警的數(shù)據(jù)傳輸接口。本實(shí)用新型的技術(shù)方案用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，包括 處理器模塊，在所述處理器模塊上設(shè)有用于與連接在監(jiān)控分站上的光端機(jī)通信的光傳輸端 口 ；在處理器模塊上還設(shè)有一個(gè)用于與中心站主機(jī)通信的RS232接口。進(jìn)一步，在所述處理器模塊上還設(shè)有一個(gè)用于連接聲光報(bào)警器的聲光報(bào)警器接 口。在所述處理器模塊上還設(shè)有一個(gè)用于與中心站備用機(jī)通信的RS232接口。工作時(shí)，將本實(shí)用新型接口上的光傳輸端口通過(guò)光纖與監(jiān)控分站上的光端機(jī)連 接，將2個(gè)RS232接口分別與中心站主機(jī)和備用機(jī)連接，將聲光報(bào)警器連接在聲光報(bào)警器接 口上。開(kāi)啟中心站和監(jiān)控分站的設(shè)備，即可正常工作。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)傳輸接口擁有有獨(dú)立的處理器，能夠?qū)?shù)據(jù)自行采集、分析 并處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的帶地址傳輸和透明傳輸?shù)那袚Q，從而有效地解決了不同配接設(shè)備的兼 容性問(wèn)題。[0010]2、本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)傳輸接口上設(shè)置了采用雙波長(zhǎng)WDM技術(shù)的光傳輸端口來(lái)與 監(jiān)控分站通信，不僅解決了 RS485總線傳輸距離較短的缺陷，還有效地解決了遠(yuǎn)距離傳輸 設(shè)備成本較高的問(wèn)題，同時(shí)還解決了因?yàn)镽S485總線引起的設(shè)備不兼容問(wèn)題。3、本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)傳輸接口上設(shè)有聲光報(bào)警器接口，能夠?qū)崟r(shí)地把異常狀 態(tài)通過(guò)聲光報(bào)警，并提醒監(jiān)測(cè)人員。4、在處理器模塊上同時(shí)與中心站主機(jī)和中心站備用機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備，并且 能智能切換，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)連接到備用機(jī)并繼續(xù)工作，保證了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的不間 斷，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作。

圖1為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1 一處理器模塊，2—光傳輸端口，3—聲光報(bào)警器接口，4一狀態(tài)指示燈，5-監(jiān)控分站，6 —中心站主機(jī)，7—中心站備用機(jī)，8—聲光報(bào)警器，9一RS232接口，10 — RS485 總線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，包括處理器模塊1，在所述 處理器模塊1上設(shè)有用于與連接在監(jiān)控分站5上的光端機(jī)通信的光傳輸端口 2 ；在處理器 模塊1上還設(shè)有一個(gè)用于與中心站主機(jī)6通信的RS232接口 9。本實(shí)用新型的處理器模塊 1采用了美國(guó)德州半導(dǎo)體公司的MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)作為其核心處理器，所 述MSP430單片機(jī)具有超低功耗和高精度的A/D轉(zhuǎn)換的特性，并且外掛SD2200時(shí)鐘芯片、 FM18L08鐵電存儲(chǔ)等外圍設(shè)備，能夠增強(qiáng)數(shù)據(jù)的處理能力和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議的互通 性，以及增加設(shè)備在數(shù)據(jù)傳輸?shù)募嫒菪浴Ｌ幚砥髂K1上的單片機(jī)通過(guò)5V直流開(kāi)關(guān)電源供 H1^ ο本實(shí)用新型為解決RS485總線傳輸距離較短的缺陷，在處理器模塊1上設(shè)置了光 傳輸端口 2，并在監(jiān)控分站5上連接光端機(jī)，采用光纖通信的方式來(lái)傳輸監(jiān)控分站5的監(jiān)測(cè) 信號(hào)。該光傳輸端口 2是采用低速率數(shù)據(jù)通訊設(shè)計(jì)的單纖雙向收發(fā)一體化TTL電平模塊， 使用1310/1550傳輸波長(zhǎng)在單根光纖中實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信，具有低功耗、高可靠性和穩(wěn)定 性的特點(diǎn)，它不僅有效地利用了光纜，還解決傳輸距離問(wèn)題，可提供20 40公里的傳輸距 離，并且工作環(huán)境溫度范圍在0°C 70°C，能夠滿足設(shè)備在監(jiān)控環(huán)境中的苛刻條件，保證監(jiān) 測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。參見(jiàn)圖1，在所述處理器模塊1上還設(shè)有一個(gè)用于連接聲光報(bào)警器8的聲光報(bào)警器 接口 3，所述聲光報(bào)警器8通過(guò)處理器模塊1上的聲光報(bào)警器接口 3接收中心站主機(jī)6發(fā)出 的報(bào)警信號(hào)。在所述處理器模塊1上還連接有狀態(tài)指示燈4，當(dāng)系統(tǒng)工作在正常狀態(tài)或出現(xiàn) 異常情況時(shí)，狀態(tài)指示燈4分別顯示不同的色彩提示工作人員。參見(jiàn)圖1，在所述處理器模塊1上還設(shè)有一個(gè)用于與中心站備用機(jī)7通信的RS232 接口 9。地面的中心站通過(guò)開(kāi)關(guān)電路對(duì)主機(jī)和備用機(jī)進(jìn)行切換，當(dāng)中心站檢測(cè)到主串口巡檢 的監(jiān)測(cè)主機(jī)失效時(shí)，自動(dòng)啟用備用機(jī)軟件進(jìn)行巡檢，從而實(shí)現(xiàn)智能雙機(jī)熱備切換功能。在地面中心站中采用了 CD4066四雙向模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)主、備機(jī)的切換，它具有輸入信號(hào)峰值電 壓范圍等于電源電壓以及在輸入信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較低、比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有效地保 證了主備機(jī)切換的可靠性。參見(jiàn)圖1，工作時(shí)，本實(shí)用新型中處理器模塊1還通過(guò)RS485總線10與監(jiān)控分站5 連接通信，使光傳輸端口與RS485總線通過(guò)與非門(mén)構(gòu)建起共同的傳輸通道，實(shí)現(xiàn)RS485總線 和光傳輸端口同時(shí)通信功能，增加了監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸?shù)那溃梢员苊庥捎谄渲幸粭l傳輸線 路中斷而造成整個(gè)監(jiān)測(cè)信號(hào)中斷。本實(shí)用新型中，處理器模塊1在單片機(jī)與外部接口之間分別設(shè)有光藕，并通過(guò)光 耦來(lái)對(duì)電壓進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，從而保護(hù)單片機(jī)能正常工作。其中，RS485總線與單片機(jī)之間采 用6W37實(shí)現(xiàn)光電隔離，它能有效地保證傳輸信號(hào)的安全，還解決了因?yàn)镽S485總線引起 的匹配問(wèn)題；RS232接口與單片機(jī)之間采用4N35進(jìn)行光電隔離，目的在于可以有效地保證 RS232接口對(duì)外殼的2000V極限耐壓測(cè)試，保證設(shè)備使用的安全性。
權(quán)利要求1.用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，包括處理器模塊(1)，在所述處理 器模塊(1)上設(shè)有用于與光端機(jī)相連的光傳輸端口(2);在處理器模塊(1)上還設(shè)有一個(gè)用 于與中心站主機(jī)(6)連接的RS232接口(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，在所述處 理器模塊(1)上還設(shè)有一個(gè)用于連接聲光報(bào)警器(8 )的聲光報(bào)警器接口( 3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，在所述 處理器模塊(1)上還設(shè)有一個(gè)用于與中心站備用機(jī)(7)通信的RS232接口(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，在所述處 理器模塊(1)上還連接有狀態(tài)指示燈(4 )。
專利摘要用于井下監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，包括處理器模塊，在所述處理器模塊上設(shè)有用于與連接在監(jiān)控分站上的光端機(jī)通信的光傳輸端口；在處理器模塊上還設(shè)有一個(gè)用于與中心站主機(jī)通信的RS232接口。本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)傳輸接口擁有有獨(dú)立的處理器，能夠?qū)?shù)據(jù)自行采集、分析并處理，還解決了遠(yuǎn)距離傳輸設(shè)備成本較高的問(wèn)題，還能夠?qū)崟r(shí)地把異常狀態(tài)通過(guò)聲光報(bào)警，并且能夠在主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)連接到備用機(jī)并繼續(xù)工作，保證了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的不間斷，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作。
文檔編號(hào)H04B10/12GK201846368SQ201020584610
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者全太鋒, 劉熾, 薛祥玉 申請(qǐng)人:重慶梅安森科技股份有限公司